Предварительное напряжение арматуры при возведении зданий и сооружений в монолитном исполнении применяют для большепролетных ферм, балок, плит перекрытий, контурных элементов оболочек и др.
Содержание статьи:
◊ Предварительное напряжение арматуры
Предварительное напряжение в конструкциях создается по методу натяжения арматуры на затвердевший бетон с линейным ее расположением .При бетонировании напрягаемых конструкций в них оставляют каналы. По приобретении бетоном заданной прочности в каналы укладывают арматурные элементы и производят их натяжение с передачей усилий на напрягаемую конструкцию.Напрягаемые арматурные элементы применяют в виде отдельных стержней, прядей, канатов и проволочных пучков.
Работы с линейной напрягаемой арматурой включают: заготовку напрягаемых арматурных элементов и образование каналов для них; установку арматурных напрягаемых элементов с анкерными устройствами; напряжение арматуры с последующим инъецированием закрытых каналов или бетонированием открытых каналов.
Для стержней арматуры используют горячекатаную сталь периодического профиля диаметром 6…8 и 10…40 мм классов A-IV, A-IIIв, Ат-IV, Ат-V,Ат и высокопрочную проволоку B-II и Bр-II. Заготовка стержневых элементов ( рис-1) заключается в правке, чистке, резке, стыковой сварке и устройстве анкеров. Для устройства анкеров к концам стержней приваривают коротыши из стали .Коротыши имеют резьбу, на которую навинчивают гайки, передающие на бетон нагрузки натяжения через шайбы.
Рисунок-1. Напрягаемые линейные арматурные элементы
а — стержневой элемент; б — стержневой анкер; в — прядь семи- и девятнадцатипроволочная; г — канат двух- и трехпрядевый (прядь из 7 проволок); д — канат двухпрядевый (прядь из 19 проволок); е — гильзовый анкер; ж — гильзостержневой анкер;
1 — стержневая арматура; 2 — коротыш с резьбой на конце; 3 — плита; 4 — гайка; 5 — хвостовик; 6 — пучковая арматура; 7 — гильза
Арматурные нераскручивающиеся пряди и канаты изготовляют из высокопрочной проволоки диаметром 1,5…5 мм.Промышленность выпускает пряди 3-, 7- и 19-проволочные ( классов II-3;II-7 и II-19) диаметром 4,5…15 мм. Из прядей вьют канаты. Пряди и канаты поступают с заводов намотанными на металлические катушки. Их сматывают с катушек, пропускают через правильные устройства, одновременно очищая от грязи и масла, и режут на куски необходимой длины.
Рисунок-2. Домкрат-натяжитель стержневой арматуры
Для анкеровки прядей ( канатов) применяют гильзовые наконечники. Гильзу надевают на изготовленный конец пряди ( каната), запрессовывают прессом или домкратом и затем на ее поверхности нарезают или накатывают резьбу для крепления муфты домкрата, с помощью которого натягивается прядь( канат). Проволочные пучки изготовляют из высокопрочной проволоки. Проволоку располагают с заполнением всего сечения или по окружности. В первом случае пучок оборудуют гильзовым анкером , а во втором -гильзо-стержневым( рис-1,ж).
Готовые элементы прядевой и канатной арматуры наматывают на контейнеры барабанного типа, а анкеры смазывают солидолом и обматывают мешковиной.
Для образования каналов для напрягаемых арматурных элементов в подготовленную к бетонированию конструкцию устанавливают каналообразователи, диаметр которых на 10… 15 мм больше диаметра стержня или арматурного пучка. Для этого применяются стальные трубы, стержни, резиновые рукава с проволочным сердечником и др. Так как каналообразователи извлекают через 2…3 ч после того, как конструкция забетонирована, то их, за исключением рукавов, во избежание сцепления с бетоном через каждые 15…20 мин поворачивают вокруг оси.
При напряженном армировании крупноразмерных конструкций каналы устраивают путем закладки стальных тонкостенных гофрированных трубок, которые остаются в конструкции. После того как бетон набрал проектную прочность, в каналы устанавливают (протягивают) арматуру.
Затем производят натяжение арматуры гидравлическими домкратами одиночного действия. Эти домкраты состоят (рисунок-2) из цилиндра, поршня со штоком, захвата со сменными гайками, позволяющими натягивать арматуру с различными диаметрами анкерующих устройств, и упора. После присоединения арматуры к захвату и подачи масла в правую полость цилиндра арматуру натягивают до заданного усилия. Затем подвертывают анкерную гайку до упора в конструкцию, переключают правую полость на слив и подают масло в левую часть. На этом натяжение заканчивается и домкрат отсоединяют.
Для привода гидродомкратов применяют передвижные масляные насосные станции, смонтированные на тележке со стрелой для подвешивания домкратов (рис-3, б).
Рисунок-3. Предварительное напряжение конструкций:
а — схема гидравлического домкрата одиночного действия; б — насосная станция;
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шток; 4 — захват; 5 — упоры домкрата; 6 — стойка с кронштейном; 7 — ручная лебедка; 8 — маслобак; 9 — пульт управления; 10 — электродвигатель; 11 — масляный насос; 12 — манометр
Натяжению арматуры и передаче усилия на бетон, как правило, сопутствуют: выпрямление арматурного элемента (пучка или стержня); обжатие бетона под опорными прокладками; трение между арматурой и стенками канала и др.
Для устранения этих явлений, вызывающих неравномерное натяжение по длине арматурного элемента, выполняют следующие операции. Вначале арматуру натягивают с усилием, не превышающим 0,1 необходимого усилия натяжения пучка (стержня).
При этом арматурные стержни выпрямляются и плотно прилегают к стенкам канала. Опорные прокладки также плотно прилегают к поверхности напрягаемой конструкции. Усилие, равное 0,1 от расчетного, принимают за нуль отсчета при дальнейшем контроле натяжения по манометру и деформациям.
В конструкциях с длиной прямолинейного канала не более 18 м арматуру ввиду небольших сил трения напрягают с одной стороны. Выравнивать напряжения вдоль арматуры можно также путем продольного вибрирования в процессе натяжения. Вибрировать можно с помощью специального приспособления на глухом анкере.
При длине прямолинейных каналов свыше 18 м и криволинейных каналах арматуру натягивают с двух сторон конструкций. Вначале одним домкратом арматуру натягивают до усилия, равного 0,5 от расчетного, и закрепляют с той стороны конструкции, с которой она напрягалась. Затем с другой стороны конструкции другим домкратом арматуру натягивают до 1,1 от расчетного усилия (1,1 — коэффициент технологической перетяжки арматуры).
Выдержав ее в таком состоянии 8… 10 мин, величину натяжения уменьшают до заданной и закрепляют второй конец напрягаемой арматуры. Для устранения перепада напряжений вдоль арматуры иногда применяют пульсирующее натяжение, т.е. несколько раз кратковременно повторяют этот процесс, последовательно увеличивая величину натяжного усилия, а затем сбрасывают излишнее усилие.
Если в сечении конструкции имеется несколько арматурных элементов, то натяжение начинают с элемента, расположенного ближе к середине сечения. При наличии только двух элементов, расположенных у граней, натяжение производят ступенями или одновременно двумя домкратами. При большом числе элементов в первых натяжение будет постепенно снижаться по мере натяжения последующих в результате возрастающего укорочения бетона от сжатия. Эти элементы затем вновь подтягивают.
Заключительной операцией является инъецирование каналов, к которому приступают сразу после натяжения арматуры. Для этого применяют раствор не ниже М300 на цементе М400… 500 и чистом песке. Нагнетают раствор растворонасосом или пневмонагнетателем с одной стороны канала. Инъецирование ведут непрерывно с начальным давлением с 0,1 МПа и последующим повышением до 0,4 МПа.
Прекращают нагнетание, когда раствор начнет вытекать с другой стороны канала.В последнее время применяют способ без устройства каналов; в этом случае исключаются операции по их инъецированию. Арматурные канаты или стержни перед укладкой покрывают антикоррозийным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим почти нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в теле бетона.